Niikaua kui on inimkonda, nii palju ja see püüab mõista universumi struktuuri. Jah, paljud ütlevad, et see on "kasutu sebimine", me ei tea tegelikult midagi ja me ei õpi midagi järgmistes põlvkondades ja võib-olla isegi enne inimtsivilisatsiooni lõppu. Noh, võib-olla on neil õigus, kuid oletame, et …
Suure Paugu teooriast on saanud peaaegu sama palju üldtunnustatud kosmoloogiline mudel kui Maa pöörlemisest ümber Päikese. Teooria kohaselt viisid umbes 14 miljardit aastat tagasi spontaansed võnked absoluutses tühjuses universumi tekkeni. Midagi subatomaalse osakese suurust laiendati sekundi murdosa jooksul mõeldamatuks. Kuid selles teoorias on füüsikute võitluses palju probleeme, esitades üha uusi hüpoteese.
Mis siis Suure Paugu teoorial viga on?
Mis on suure paugu teoorias valesti
1. TEOORIAST järeldub, et kõik planeedid ja tähed tekkisid plahvatuse tagajärjel üle kosmose laiali paisatud tolmust. Kuid mis sellele eelnes, on ebaselge: siin lakkab töötamast meie aegruumi matemaatiline mudel. Universum tekkis algsest ainsuse olekust, mille suhtes ei saa kaasaegset füüsikat rakendada. Samuti ei võeta teoorias arvesse selle singulaarsuse põhjuseid ega ainet ja energiat. Arvatakse, et vastuse esialgse ainsuse olemasolu ja päritolu küsimusele annab kvantgravitatsiooni teooria.
Reklaamvideo:
2. KOSMOLOOGILISED MUDELID ENNUSTAVAD, et kogu universum on palju suurem kui vaadeldav osa - kerakujuline piirkond läbimõõduga umbes 90 miljardit valgusaastat. Me näeme ainult seda universumi osa, millest valgus jõudis Maale jõuda 13,8 miljardi aastaga. Kuid teleskoobid muutuvad paremaks, me tuvastame üha kaugemaid objekte ja siiani pole põhjust arvata, et see protsess peatub.
3. SUURTE PLAHVATUSTE HETKEST laieneb universum kiirendusega. Kaasaegse füüsika kõige raskem mõistatus on küsimus, mis põhjustab kiirendust. Toimiva hüpoteesi kohaselt sisaldab universum nähtamatut komponenti, mida nimetatakse "pimedaks energiaks". Suure Paugu teooria ei selgita, kas universum laieneb lõputult ja kui jah, siis kuhu see viib - selle kadumiseni või millegi muuni.
4. KUIGI RELATIVISTLIKU FÜÜSIKA JÄRELDATUD NEWTONI MEHAANIKA, ei saa seda nimetada ekslikuks. Maailma ettekujutus ja universumi kirjeldamise mudelid on aga täielikult muutunud. Suure Paugu teooria ennustas mitmeid asju, mida varem ei tuntud. Seega, kui asemele tuleb mõni teine teooria, siis peaks see olema sarnane ja laiendama arusaama maailmast.
Keskendume kõige huvitavamatele teooriatele, mis kirjeldavad alternatiivseid Suure Paugu mudeleid.
Universum on nagu musta augu miraaž
Universum tekkis tähe kokkuvarisemisest neljamõõtmelises universumis, ütlevad Perimeteri teoreetilise füüsika instituudi teadlased. Nende uuringute tulemused avaldati ajakirjas Scientific American. Nyayesh Afshordi, Robert Mann ja Razi Purhasan ütlevad, et meie kolmemõõtmelisest universumist sai omamoodi "holograafiline miraaž", kui neljamõõtmeline täht kokku varises. Vastupidiselt Suure Paugu teooriale, mille kohaselt universum tekkis ülikuumast ja tihedast aegruumist, kus tavapäraseid füüsikaseadusi ei kohaldata, selgitab neljamõõtmelise universumi uus hüpotees nii selle tekkimise kui ka kiire laienemise põhjuseid
Afshordi ja tema kolleegide sõnastatud stsenaariumi kohaselt on meie kolmemõõtmeline universum omamoodi membraan, mis hõljub läbi veelgi mahukama universumi, mis eksisteerib juba neljas dimensioonis. Kui selles neljamõõtmelises ruumis oleks oma neljamõõtmelised tähed, plahvataksid ka nemad, nagu kolmemõõtmelised meie Universumis. Sisemisest kihist saaks must auk ja välimine kiht visatakse kosmosesse.
Meie universumis ümbritseb musti auke sfäär, mida nimetatakse sündmuste horisondiks. Ja kui kolmemõõtmelises ruumis on see piir kahemõõtmeline (nagu membraan), siis neljamõõtmelises universumis piirab sündmuste horisondi sfäär, mis eksisteerib kolmes mõõtmes. Neljamõõtmelise tähe kokkuvarisemise arvutisimulatsioonid on näidanud, et tema kolmemõõtmeline sündmuste horisont laieneb järk-järgult. Seda me täheldame, nimetades 3D-membraani kasvu Universumi paisumiseks, usuvad astrofüüsikud.
Suur külmumine
Suure Paugu alternatiiv võiks olla Suur Külmutamine. Melbourne'i ülikooli füüsikute meeskond eesotsas James Kvatchiga esitas universumi sünni mudeli, mis sarnaneb pigem amorfse energia järkjärgulise külmutamise protsessiga kui selle pritsimisega ja laienemisega kolmes kosmosesuunas.
Vormitu energia, nagu teadlased, jahutasid nagu vesi kristalliseerumiseni, luues tavapärase kolme ruumilise ja ühe aja dimensiooni.
Suur külmutamise teooria paneb kahtlema Albert Einsteini praegu aktsepteeritud avalduses ruumi ja aja järjepidevuse ja sujuvuse kohta. Võimalik, et kosmosel on oma osad - jagamatud ehitusplokid nagu pisikesed aatomid või pikslid arvutigraafikas. Need plokid on nii väikesed, et neid ei saa täheldada, kuid uue teooria järgi on võimalik avastada defekte, mis peaksid teiste osakeste voogude murdma. Teadlased on arvutanud sellised efektid matemaatilise aparaadi abil ja proovivad nüüd neid eksperimentaalselt avastada.
Universum ilma alguse ja lõputa
Ahmed Farag Ali Egiptuse Benha ülikoolist ja Sauria Das Kanada Lethbridge'i ülikoolist on pakkunud uue lahenduse ainsuse probleemile, loobudes Suurest Paugust. Nad tutvustasid kuulsa füüsiku David Bohmi ideid Friedmani võrrandisse, mis kirjeldab universumi laienemist ja Suurt Pauku. "On hämmastav, et väikesed muudatused võivad nii palju probleeme lahendada," ütleb Das.
Saadud mudel ühendab üldrelatiivsusteooria ja kvantteooria. See ei eita mitte ainult Suurele Paugule eelnenud singulaarsust, vaid ei lase ka universumil aja jooksul oma algsesse seisundisse tagasi tõmbuda. Saadud andmete järgi on universumil lõplik suurus ja lõpmatu eluiga. Füüsikalises mõttes kirjeldab mudel hüpoteetilise kvantvedelikuga täidetud Universumit, mis koosneb gravitonidest - osadest, mis pakuvad gravitatsioonilist vastasmõju.
Teadlased väidavad ka, et nende leiud on kooskõlas universumi tiheduse viimaste mõõtmistega.
Lõputu kaootiline inflatsioon
Termin "inflatsioon" viitab universumi kiirele laienemisele, mis toimus esimestel hetkedel pärast Suurt Pauku plahvatuslikult. Iseenesest ei lükka inflatsiooniteooria Suure Paugu teooriat ümber, vaid tõlgendab seda ainult erinevalt. See teooria lahendab mitu füüsika põhiprobleemi.
Inflatsioonimudeli järgi paisus Universum varsti pärast selle loomist eksponentsiaalselt väga lühikese aja jooksul: selle suurus kahekordistus mitu korda. Teadlased usuvad, et 10 kuni -36 kraadi sekundite jooksul on Universumi suurus suurenenud vähemalt 10 kuni 30-50 kraadi ja võib-olla ka rohkem. Inflatsioonifaasi lõpus täideti Universum superkvase plasmaga, mis sisaldas vabu kvarke, gluone, leptoone ja suure energiaga kvante.
Kontseptsioon viitab sellele, et maailmas on palju eraldatud universume, millel on erinevad seadmed.
Füüsikud on jõudnud järeldusele, et inflatsioonimudeli loogika ei ole vastuolus uute universumite pideva mitmekordse sündimise ideega. Kvantide kõikumised - samad, mis meie maailma algatasid - võivad esineda mis tahes koguses, tingimusel, et tingimused on sobivad. On täiesti võimalik, et meie universum tekkis eelkäija maailmas moodustatud kõikumistsoonist. Samuti võib eeldada, et millalgi ja kuskil meie Universumis tekib kõikumine, mis "puhub" välja hoopis teistsuguse noore universumi. Selles mudelis saavad lapsuniversumid pidevalt ära loigata. Pealegi pole sugugi vajalik, et uutes maailmades kehtestataks samad füüsilised seadused. Kontseptsioon viitab sellele, et maailmas on palju eraldatud universume, millel on erinevad seadmed.
Tsükliline teooria
Paul Steinhardt, üks füüsikatest, kes pani paika inflatsioonilise kosmoloogia alused, otsustas seda teooriat edasi arendada. Princetoni teoreetilise füüsika keskuse juht teadlane koos Neil Turokiga Perimeetri teoreetilise füüsika instituudist esitas alternatiivse teooria raamatus Endless Universe: Beyond the Big Bang. Nende mudel põhineb kvant-superstringi teooria üldistusel, mida nimetatakse M-teooriaks. Tema sõnul on füüsilises maailmas 11 mõõdet - kümme ruumilist ja üks ajaline. Selles "hõljuvad" madalamate mõõtmetega ruumid, nn branes (lühend "membraan"). Meie universum on lihtsalt üks selline brana.
Steinhardti ja Turoki mudel väidab, et Suur Pauk toimus meie braani kokkupõrke tagajärjel teise braaniga - tundmatu universumiga. Selle stsenaariumi korral toimuvad kokkupõrked lõputult. Steinhardti ja Turoki hüpoteesi kohaselt "hõljub" meie braani kõrval veel üks kolmemõõtmeline brana, mida eraldab pisike vahemaa. Samuti laieneb, tasandub ja tühjeneb, kuid pärast triljonit aastat hakkavad branid kokku saama ja lõpuks kokku põrkama. See vabastab tohutul hulgal energiat, osakesi ja kiirgust. See kataklüsm käivitab veel ühe Universumi laienemise ja jahtumise tsükli. Steinhardti ja Turoki mudelist järeldub, et need tsüklid olid minevikus ja kindlasti korduvad ka tulevikus. Kuidas need tsüklid algasid, vaikib teooria.
Universum on nagu arvuti
Teine hüpotees universumi struktuuri kohta ütleb, et kogu meie maailm pole midagi muud kui maatriks või arvutiprogramm. Idee, et universum on digitaalne arvuti, pakkus esmakordselt välja saksa insener ja arvutipioneer Konrad Zuse oma raamatus Arvutades ruumi. Nende seas, kes nägid universumit ka hiiglasliku arvutina, on füüsikud Stephen Wolfram ja Gerard 't Hooft.
Digitaalfüüsika teoreetikud eeldavad, et universum on põhiliselt teave ja seetõttu arvutatav. Nendest eeldustest järeldub, et universumit saab vaadelda kui arvutiprogrammi või digitaalse arvutiseadme tulemust. See arvuti võib olla näiteks hiiglaslik kärgautomaat või universaalne Turingi masin.
Kvantmehaanika määramatuse printsiipi nimetatakse universumi virtuaalse olemuse kaudseks tõestuseks.
Teooria kohaselt pärineb füüsilise maailma iga objekt ja sündmus küsimuste esitamisest ja vastuste "jah" või "ei" registreerimisest. See tähendab, et kõige meid ümbritseva taga on peidus teatud kood, mis sarnaneb arvutiprogrammi binaarkoodiga. Ja me oleme omamoodi liides, mille kaudu ilmub juurdepääs "universaalse Interneti" andmetele. Kvantmehaanika määramatuse printsiipi nimetatakse Universumi virtuaalse olemuse kaudseks tõestuseks: aineosakesed võivad eksisteerida ebastabiilses vormis ning kindlas olekus "kinnistuvad" ainult neid jälgides.
Digitaalfüüsika jälgija John Archibald Wheeler kirjutas: „Poleks mõistlik ette kujutada, et teave on nii füüsika kui ka arvuti keskmes. Kõike natuke. Teisisõnu, kõik eksisteeriv - iga osake, iga jõuväli, isegi aegruumi kontiinum ise - saab oma funktsiooni, tähenduse ja lõpuks ka kogu oma olemasolu."
Lüürik Artjom Lučko
